第十二冊——無限宇宙

1、無限宇宙一、課文說明本課是“宇宙”教學(xué)單元的總結(jié)課，也可以看作是整個小學(xué)自然的總結(jié)課。本課指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識人對宇宙的探索，以及現(xiàn)在人們所知的宇宙的構(gòu)成；在能力培養(yǎng)方面，屬于“想像能力”的系列。課文分三部分：第一部分簡略地介紹自古以來人們對宇宙的探索。這部分內(nèi)容是按照時間順序編寫的，分為五層：1古代，人們憑肉眼的直接觀察，認(rèn)為地球是宇宙的中心。2哥白尼及他的“日心說”的偉大貢獻(xiàn)。3伽利略發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，改進(jìn)了人們的觀察手段。通過用望遠(yuǎn)鏡觀察星空，發(fā)現(xiàn)銀河是由無數(shù)單個的恒星組成的，金星也有圓缺變化，木星有4個衛(wèi)星等，從而證明了“地心說”是錯誤的，“日心說”是正確的。4開普勒發(fā)現(xiàn)的行星運(yùn)動規(guī)律（如火星沿橢

2、圓軌道繞太陽運(yùn)行）、牛頓發(fā)現(xiàn)的萬有引力定律，進(jìn)一步揭示了宇宙的秘密。5現(xiàn)在，人們通過用各種先進(jìn)手段的探索，發(fā)現(xiàn)了更多的宇宙秘密。以上內(nèi)容體現(xiàn)了人們對宇宙的認(rèn)識是逐步發(fā)展的，由不正確到正確，由知之甚少到有比較深入的認(rèn)識。這些內(nèi)容很概括，教學(xué)時還可以根據(jù)需要再適當(dāng)補(bǔ)充一些。第二部分概括地介紹現(xiàn)在人們所知的宇宙的構(gòu)成。這部分內(nèi)容分為五層：1太陽并不是唯一的恒星，在宇宙中有眾多的恒星。在這一層內(nèi)容中，為了說明恒星之遠(yuǎn)，引入了“光年”這個天文單位。2無數(shù)的恒星組成了銀河系。在這一層內(nèi)容中，通過插圖展示了銀河系的結(jié)構(gòu)，通過一些數(shù)據(jù)使學(xué)生體會銀河系恒星之多、范圍之大。3銀河系不是宇宙中的唯一星系，銀河系以外

3、還有河外星系。課文重點(diǎn)介紹了仙女座星系和獵犬座星系兩個河外星系。（這兩個星系以它們在天空中所在的方位得名，例如仙女座星系是在仙女星座中。）在這一層里，還通過數(shù)字說明了已發(fā)現(xiàn)的星系之多。4銀河系和我們所觀測到的所有河外星系構(gòu)成了總星系。5現(xiàn)在，用射電望遠(yuǎn)鏡已能觀測到100億光年以外的宇宙空間，但仍沒有找到宇宙的邊緣。以上內(nèi)容是由近及遠(yuǎn)敘述的，體現(xiàn)了宇宙是無邊無際的，宇宙中的天體是無窮無盡的，人們對宇宙的探索、認(rèn)識是無終結(jié)的。以上內(nèi)容學(xué)生是非常感興趣的，為了使學(xué)生更好地理解這些內(nèi)容，教學(xué)時應(yīng)使用一些直觀教具，再配合生動形象的講解，啟發(fā)學(xué)生的想像。第三部分啟發(fā)學(xué)生根據(jù)上述材料思考幾個問題：第一個問題

4、使學(xué)生明確宇宙的構(gòu)成，并知道宇宙中的天體都在運(yùn)動著。第二個問題使學(xué)生明確宇宙是無限的，人們對宇宙的探索、認(rèn)識也是無限的。教學(xué)時不限于這幾個問題，每個問題的答案也不限于上述幾點(diǎn)，要充分啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生把自己的想法講出來。此外，還可以讓學(xué)生提出一些感興趣的問題。這些問題不一定要在本課得到解決，留一些問題布置學(xué)生課后閱讀有關(guān)書籍，進(jìn)一步思考，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的探索精神。二、目的要求1通過本課教學(xué)，使學(xué)生了解銀河系、河外星系及宇宙的構(gòu)成。2通過講述宇宙的構(gòu)成，培養(yǎng)學(xué)生的空間想像能力；通過講述人類對宇宙的探索，激發(fā)學(xué)生探究的精神。三、課前準(zhǔn)備教師準(zhǔn)備：掛圖或投影片銀河系、仙女座

5、星系、獵犬座星系。四、教學(xué)過程導(dǎo)入新課1提問：（1）太陽系是由哪些天體構(gòu)成的？（2）什么叫恒星、行星、衛(wèi)星？2談話：關(guān)于宇宙中的天體，你還知道什么事？你還有什么感興趣的問題？3講述：這節(jié)課，我們來了解宇宙的構(gòu)成。學(xué)習(xí)新課1指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識人對宇宙的探索（1）講述：很早很早以前，人們就想知道地有多寬，天有多大，宇宙是怎樣構(gòu)成的，為此一直在努力地進(jìn)行探索。下面，我們來看看人是怎樣探索宇宙秘密的。（2）閱讀：課文第53、54頁。（3）談話：最初，人們怎樣觀察？（憑肉眼進(jìn)行觀察）經(jīng)過觀察，人們認(rèn)為宇宙是怎樣構(gòu)成的？關(guān)于“地球是宇宙中心”的看法，一直沿續(xù)了很長時間。什么時候人們才有了新的認(rèn)識？是誰首先提出來

6、的？他認(rèn)為宇宙是怎樣構(gòu)成的？他畫的宇宙圖是什么意思？他為什么能提出這種觀點(diǎn)？（哥白尼不僅依靠觀察，還進(jìn)行了深入的思考。）講述：哥白尼的“日心說”是人對宇宙認(rèn)識的一次飛躍。哥白尼的學(xué)說與當(dāng)時傳統(tǒng)的看法不一致，特別是與當(dāng)時的宗教觀點(diǎn)不一致，因此受到很多人的攻擊和宗教統(tǒng)治者的壓制，以至后來宣傳哥白尼學(xué)說的意大利科學(xué)家布魯諾，被宗教法庭活活燒死。談話：哥白尼的“日心說”雖然是正確的，但在當(dāng)時仍處于“科學(xué)假說”階段。是誰證明了哥白尼的學(xué)說是正確的？（伽利略）他是怎樣證明的？（用望遠(yuǎn)鏡觀察星空，了解了許多天體的情況。）講述：伽利略用望遠(yuǎn)鏡觀察到了很多肉眼看不到的情況，其中有一項(xiàng)特別重要的發(fā)現(xiàn)，那就是他看到

7、了在木星周圍有4顆衛(wèi)星圍著它轉(zhuǎn)動。這一發(fā)現(xiàn)有力地證明了哥白尼的學(xué)說是正確的，地球確實(shí)不是宇宙的中心，不是所有的天體都是圍繞地球轉(zhuǎn)動的。談話：在伽利略之后，人們又有什么新發(fā)現(xiàn)呢？是誰發(fā)現(xiàn)的？這些發(fā)現(xiàn)有什么意義？講述：德國科學(xué)家開普勒，在前人觀察的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動的規(guī)律。例如他發(fā)現(xiàn)行星都是沿著橢圓軌道繞太陽轉(zhuǎn)動的，此外他還發(fā)現(xiàn)了行星公轉(zhuǎn)的速度等方面的一些規(guī)律。英國科學(xué)家牛頓在開普勒研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)地球引力的原理，進(jìn)一步提出了行星所以不停地圍繞太陽轉(zhuǎn)動是受到“萬有引力”的作用。開普勒與牛頓的發(fā)現(xiàn)，使人認(rèn)識到天體運(yùn)動是有規(guī)律的，根據(jù)他們的理論，人們不僅能正確地認(rèn)識宇宙的構(gòu)成，還能推測出當(dāng)時觀察不

8、到的、但確實(shí)存在的天體，例如冥王星，就是先推測出它的存在而后才觀察到的。談話：現(xiàn)在，人們利用什么方法探索宇宙的秘密呢？什么是人造衛(wèi)星？什么是宇宙飛船？什么是航天飛機(jī)？它們有什么用？現(xiàn)在人們已經(jīng)登上過地球以外的哪個天體？講述：現(xiàn)代的天文望遠(yuǎn)鏡口徑可達(dá)幾米，可以看到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的星光，因此能看到很多很多的星星。射電望遠(yuǎn)鏡是通過向宇宙空間發(fā)射電波，靠電波反射來探測宇宙中天體的存在、距離、大小等情況的天文觀測儀器。人造衛(wèi)星是利用火箭發(fā)射、圍繞地球轉(zhuǎn)動的飛行器，在人造衛(wèi)星上安裝各種觀測儀器，既可以觀測地球上的情況，又可以觀測宇宙空間的情況。目前，只有少數(shù)國家能發(fā)射人造衛(wèi)星。我國近些年來，已成功地發(fā)射了很多顆

9、衛(wèi)星，并且能使它們自動返回地球。宇宙飛船和航天飛機(jī)都是以火箭作動力的載人宇宙飛行器，人們乘坐它可以飛往更遠(yuǎn)的宇宙空間去觀察，甚至可以登上其他星球?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)成功地登上了月球；將來還會登上其他星球。通過這些現(xiàn)代化手段，人們探索到很多宇宙的秘密。（4）討論：根據(jù)以上情況，請你總結(jié)一下，人們對宇宙的認(rèn)識經(jīng)歷了怎樣的過程？（由錯誤到正確，由少到多，由近到遠(yuǎn)，由現(xiàn)象到規(guī)律。）人們對宇宙的認(rèn)識為什么能不斷發(fā)展？（一是人們前仆后繼、一代一代的苦苦探索，二是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷為人們的探索提供了新工具。）2指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識宇宙的構(gòu)成（1）講述：下面，我們來了解一下人們現(xiàn)在已經(jīng)知道的宇宙的情況。（2）閱讀：課本第

10、55、56頁。（3）談話：要了解宇宙的情況，我們還是從近到遠(yuǎn)來說吧！首先明確我們的位置，我們在宇宙的什么星球上？（地球）地球在什么地方？（在太陽系，金星與火星之間。）太陽是不是宇宙的中心？太陽是不是宇宙中唯一能發(fā)光發(fā)熱的恒星？還有哪些天體是恒星？為什么看上去它們那么小、那么暗呢？其中最近的一顆恒星叫比鄰星，離我們有多遠(yuǎn)？（4.22光年）什么是光年？1光年有多遠(yuǎn)？宇宙空間的群星，除少數(shù)幾顆行星外，絕大多數(shù)都是恒星，有的比太陽還要大，溫度還要高，只因?yàn)樗鼈冸x我們太遠(yuǎn)了，看上去才是星星點(diǎn)點(diǎn)的。例如我們熟悉的織女星，體積約為太陽的33倍，實(shí)際亮度約為太陽的50倍，但是它距離地球有26.4光年（我們現(xiàn)在

11、看到的織女星光還是它26.4年以前發(fā)出的，經(jīng)過這么長時間才傳到地球），在地球上看就很小了。再如牛郎星，實(shí)際亮度約為太陽的8倍，它離我們也很遠(yuǎn)，約有16.3光年，所以看起來也很小。恒星離我們越遠(yuǎn)，看起來越小，到一定距離肉眼就無法分辨了。例如，我們熟悉的銀河，肉眼看起來是一條白色的光帶，通過天文望遠(yuǎn)鏡看，這條白色的光帶是什么樣的？（是由許許多多的恒星構(gòu)成的）在這個恒星集團(tuán)中，大約有多少顆恒星？人們把這個恒星集團(tuán)叫什么？（銀河系）銀河系是什么形狀的？（從側(cè)面看，像體育運(yùn)動用的鐵餅或一副镲；從上面看，像水中的漩渦。）銀河系有多大？（直徑10萬光年）我們的太陽與銀河系是什么關(guān)系？太陽在銀河系的什么位置？

12、銀河系為什么是漩渦狀結(jié)構(gòu)，你怎樣解釋這種現(xiàn)象？銀河系是一個巨大的、眾多的恒星集團(tuán)，太陽是這個恒星集團(tuán)中的一員，因此我們也在銀河系。從銀河系的漩渦狀結(jié)構(gòu)可以知道，銀河系中的所有恒星（包括我們的太陽），都在圍繞銀河系的中心高速地運(yùn)動著。銀河系是不是整個的宇宙？為什么？（在銀河系外面還有很多龐大的恒星集團(tuán)。）人們把銀河系以外的恒星集團(tuán)叫什么？（河外星系）你知道哪個河外星系？從照片上看，仙女座星系和獵犬座星系分別是什么樣的？根據(jù)仙女座星系和獵犬座星系的照片，你能推測出什么？（這些河外星系由很多很多恒星構(gòu)成，這些恒星都在圍繞星系的中心運(yùn)動著。）現(xiàn)在人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多少河外星系？銀河系和我們所觀測到的所有河

13、外星系合起來叫做什么？（總星系）總星系是不是整個宇宙？（一般認(rèn)為還不是）現(xiàn)在，人們用射電望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)能觀測到多大范圍的宇宙空間的情況？（100億光年）找沒找到宇宙的邊緣？（沒有）（4）討論：現(xiàn)在，請你從大到小、從遠(yuǎn)到近地說一說，宇宙是怎樣構(gòu)成的？你能根據(jù)現(xiàn)在人們已知的情況，畫一幅宇宙的構(gòu)成圖嗎？（5）分組畫圖：宇宙的結(jié)構(gòu)。（6）匯報繪畫結(jié)果。（可以展示畫得好的圖，并讓學(xué)生說明畫的內(nèi)容。）3指導(dǎo)學(xué)生初步了解科學(xué)的宇宙觀（1）講述：以上，我們了解了人對宇宙的探索和宇宙是怎樣構(gòu)成的。（2）討論：通過以上學(xué)習(xí)，談?wù)勀銓Α坝钪妗边@個詞的理解。宇宙中的天體有什么共同點(diǎn)？（都在運(yùn)動著，而且都在做圓周運(yùn)動。）說

14、一說各種天體分別是圍繞什么運(yùn)動的？隨著科學(xué)的發(fā)展，人們能找到宇宙的邊嗎？（此問題可不做結(jié)論）（3）教師小結(jié)：通過以上研究我們知道，宇宙是由廣闊的空間和無數(shù)的天體構(gòu)成的。隨著科學(xué)的發(fā)展，人們探測到的宇宙空間會越來越大，發(fā)現(xiàn)的天體會越來越多，同時了解的宇宙的秘密也會越來越多。布置作業(yè)閱讀有關(guān)宇宙秘密的書籍五、參考資料1宇宙從字面講，“宇”指無限空間，“宙”指無限時間。在天文學(xué)上，“宇宙”是廣闊空間和其中存在的各種天體以及彌漫物質(zhì)的總稱。宇宙是物質(zhì)世界，處于不斷運(yùn)動和發(fā)展中，在空間上無邊無界，在時間上無始無終。宇宙天體呈現(xiàn)出多種多樣的形態(tài)：密集的星球、松散的星云等。每個天體都有發(fā)生、發(fā)展、衰亡的歷史

15、，但作為總體的宇宙則不生不死，無始無終。2銀河系銀河系是一個漩渦星系，它所包含的各種類型的恒星總數(shù)在1000億顆以上。除恒星外，還有各種類型的銀河星云、星際氣體和塵埃。銀河系總體結(jié)構(gòu)大致如下：銀河系的物質(zhì)（主要是恒星）密集部分組成一個圓盤，形狀有如鐵餅，叫做銀盤。銀盤中心平面叫做銀道面。銀盤中心隆起的部分叫做銀河系核球，核球中心叫做銀核。銀盤外面是一個范圍廣大、近似球狀分布的系統(tǒng)，叫做銀暈，在銀暈部分恒星分布比銀盤處要稀疏得多。整個銀河系都在運(yùn)動著。銀盤直徑大約10萬光年，中心厚度1.2萬光年，太陽系在離銀核3.3萬光年的邊緣位置上。當(dāng)我們（在太陽的位置）向著銀盤“左右”方向（即銀道面）望去的

16、時候，看到的星最多，在天球上表現(xiàn)為星光密集的一條光帶，這就是銀河；當(dāng)我們向著銀盤的“上”、“下”兩邊（即銀暈部位）望去的時候，看到的星比較稀疏，這就是銀河以外的那部分天空的情況。當(dāng)我們向銀河系的中心望去，由于銀河中心處的恒星特別密，因此銀河顯得特別明亮，這是夏季銀河的情況。當(dāng)我們向著銀河系的邊緣方向望去，看到的銀河就不那么明亮，這是冬季銀河的情況。3河外星系銀河系以外的星系稱為河外星系，它是和銀河系同等級的恒星系統(tǒng)。河外星系有的由幾萬顆恒星所組成，有的由幾百億、甚至上千億顆恒星組成。目前，已經(jīng)觀測到的河外星系約有10億個。根據(jù)它們的形態(tài)，可以大致分為漩渦星系、橢圓星系、棒狀星系、不規(guī)則星系四類。4仙女座星系仙女座星系是距離我們最近、最亮（肉眼可見）的河外星系。它位于仙女座內(nèi)，因而得名。肉眼看去，它是一個云霧狀的光斑，因而人們又稱它為仙女座星云。仙女座星系距離我們220萬光年，利用大型望遠(yuǎn)鏡可以看到它是由一顆顆恒星密集而成。它的直徑有16萬光年，據(jù)估計(jì)，擁有1000